JP2014007577A - Bias protection circuit and amplification device - Google Patents
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Description
本発明は、増幅回路にバイアス電圧を供給する技術に関する。 The present invention relates to a technique for supplying a bias voltage to an amplifier circuit.
増幅回路が入力信号を出力信号に増幅するにあたり、バイアス回路が増幅回路にバイアス電圧を供給する。増幅回路がMOSFET(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect−Transistor)であるとき、MOSFETのドレイン端子に電源回路から電源電圧が供給されるとともに、MOSFETのゲート端子にバイアス回路からバイアス電圧が供給される。 When the amplifier circuit amplifies the input signal to the output signal, the bias circuit supplies a bias voltage to the amplifier circuit. When the amplifier circuit is a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor), the power supply voltage is supplied from the power supply circuit to the drain terminal of the MOSFET, and the bias voltage is supplied from the bias circuit to the gate terminal of the MOSFET. .
MOSFETのドレイン端子及びゲート端子の間のショートが発生したとき、MOSFETのドレイン端子及びゲート端子を介して電源回路からバイアス回路にリターン電流が流入するため、バイアス回路が故障することがある。 When a short circuit occurs between the drain terminal and the gate terminal of the MOSFET, a return current flows from the power supply circuit to the bias circuit through the drain terminal and the gate terminal of the MOSFET, so that the bias circuit may break down.
特許文献1では、増幅回路及びバイアス回路の間にバイアス保護回路を配置することにより、バイアス回路の故障を防止することができる。バイアス保護回路は、電圧制限用バリスタ及び過電流保護ヒューズから構成される。電圧制限用バリスタは、電源回路による過電圧をバイアス保護回路の増幅回路接続端子に印加されたとき、電源回路による過電圧分の過電流をバイアス保護回路のバイアス回路接続端子ではなく接地端子に放電する。過電流保護ヒューズは、電源回路による過電圧分の過電流を検出したとき、バイアス保護回路の増幅回路接続端子及びバイアス回路接続端子の間の導通をオフにする。 In Patent Document 1, it is possible to prevent a failure of the bias circuit by disposing a bias protection circuit between the amplifier circuit and the bias circuit. The bias protection circuit includes a voltage limiting varistor and an overcurrent protection fuse. When an overvoltage from the power supply circuit is applied to the amplifier circuit connection terminal of the bias protection circuit, the voltage limiting varistor discharges an overcurrent corresponding to the overvoltage from the power supply circuit to the ground terminal instead of the bias circuit connection terminal of the bias protection circuit. The overcurrent protection fuse turns off the conduction between the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal of the bias protection circuit when detecting an overcurrent corresponding to an overvoltage by the power supply circuit.
特許文献1では、バイアス保護回路は、過電流保護ヒューズから構成される。しかし、過電流保護ヒューズは、電源回路による過電圧分の過電流の検出/非検出を繰り返すたび、ヒューズエレメントの膨張/収縮を繰り返すため、ヒューズエレメントの破断を起こしてしまう。つまり、バイアス保護回路は、機械的応力により故障してしまう。 In Patent Document 1, the bias protection circuit includes an overcurrent protection fuse. However, the overcurrent protection fuse repeats expansion / contraction of the fuse element whenever the overcurrent detection / non-detection of the overvoltage by the power supply circuit is repeated, and therefore the fuse element is broken. That is, the bias protection circuit fails due to mechanical stress.
ここで、バイアス保護回路が故障したとき、増幅回路がショートを発生させると、バイアス回路も故障してしまう。すると、増幅回路が新たに交換されても、増幅回路に適切なバイアス電圧が供給されないため、増幅回路が再び故障してしまう。これは、船舶において予備品の増幅回路を準備する必要がある場合には、特に問題となる。 Here, when the bias protection circuit fails and the amplifier circuit causes a short circuit, the bias circuit also fails. Then, even if the amplifier circuit is newly replaced, an appropriate bias voltage is not supplied to the amplifier circuit, so that the amplifier circuit fails again. This is a particular problem when it is necessary to prepare a spare amplifier circuit in the ship.
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、増幅装置にバイアス電圧を供給するバイアス回路を増幅装置の電源からの電源電圧から保護するバイアス保護回路の寿命を延ばすことを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to extend the life of a bias protection circuit that protects a bias circuit that supplies a bias voltage to an amplifier device from a power supply voltage from the power source of the amplifier device.
上記目的を達成するために、機械的な構成ではなく電気的な構成を備えるトランジスタを用いて、増幅回路接続端子に印加される電圧に応じて、増幅回路接続端子及びバイアス回路接続端子の間の導通のオン/オフを制御することとした。 In order to achieve the above object, a transistor having an electrical configuration rather than a mechanical configuration is used, and the voltage between the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal is determined according to the voltage applied to the amplifier circuit connection terminal. It was decided to control on / off of conduction.
具体的には、本発明は、増幅回路のゲート端子に接続される増幅回路接続端子と、前記増幅回路のゲート端子にバイアス電圧を供給するバイアス回路の出力端子に接続されるバイアス回路接続端子と、ソース端子を前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子のいずれか一方に接続され、ドレイン端子を前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子のいずれか他方に接続され、ゲート端子に印加される電圧に基づいて、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通のオン/オフを制御する第1トランジスタと、前記増幅回路接続端子に印加される電圧が分圧された電圧をゲート端子に印加され、前記増幅回路接続端子に印加される電圧が、前記増幅回路の電源及びゲート端子の間のショートに起因する電圧であるときには、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオンにすることにより、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通をオフにするように、前記第1トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、前記増幅回路接続端子に印加される電圧が、前記バイアス回路からの出力に起因する電圧であるときには、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオフにすることにより、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通をオンにするように、前記第1トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整する第2トランジスタと、を備えることを特徴とするバイアス保護回路である。 Specifically, the present invention includes an amplifier circuit connection terminal connected to a gate terminal of an amplifier circuit, and a bias circuit connection terminal connected to an output terminal of a bias circuit that supplies a bias voltage to the gate terminal of the amplifier circuit. The source terminal is connected to one of the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal, the drain terminal is connected to one of the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal, and is applied to the gate terminal. A first transistor that controls on / off of conduction between the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal, and a voltage obtained by dividing the voltage applied to the amplifier circuit connection terminal The voltage applied to the gate terminal and applied to the amplifier circuit connection terminal is a voltage caused by a short circuit between the power supply of the amplifier circuit and the gate terminal. In this case, by turning on the conduction between the source terminal and the drain terminal, the gate terminal of the first transistor is turned off so that the conduction between the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal is turned off. By adjusting the voltage to be applied and when the voltage applied to the amplifier circuit connection terminal is a voltage resulting from the output from the bias circuit, by turning off the conduction between the source terminal and the drain terminal, And a second transistor for adjusting a voltage applied to the gate terminal of the first transistor so as to turn on conduction between the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal. It is.
この構成によれば、トランジスタは機械的な構成ではなく電気的な構成を備えるため、バイアス保護回路の寿命を延ばすことができる。 According to this configuration, since the transistor has an electrical configuration rather than a mechanical configuration, the life of the bias protection circuit can be extended.
また、本発明は、前記増幅回路接続端子に印加される電圧に対する前記第2トランジスタのゲート端子に印加される電圧の分圧比は、前記第2トランジスタが前記第1トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整可能であるように、前記増幅回路の電源の出力電圧に応じて可変であることを特徴とするバイアス保護回路である。 The voltage dividing ratio of the voltage applied to the gate terminal of the second transistor with respect to the voltage applied to the amplifier circuit connection terminal is the voltage applied by the second transistor to the gate terminal of the first transistor. The bias protection circuit is variable according to the output voltage of the power supply of the amplifier circuit so that the voltage can be adjusted.
この構成によれば、増幅回路の電源の出力電圧が様々な電圧に設定されても、同一のバイアス保護回路を繰り返し適用することができる。 According to this configuration, the same bias protection circuit can be repeatedly applied even when the output voltage of the power supply of the amplifier circuit is set to various voltages.
また、本発明は、バイアス保護回路と、前記バイアス保護回路の増幅回路接続端子に接続される増幅回路と、前記バイアス保護回路のバイアス回路接続端子に接続されるバイアス回路と、前記増幅回路に電源電圧を供給する電源回路と、を備えることを特徴とする増幅装置である。 The present invention also provides a bias protection circuit, an amplifier circuit connected to the amplifier circuit connection terminal of the bias protection circuit, a bias circuit connected to the bias circuit connection terminal of the bias protection circuit, and a power supply to the amplifier circuit And a power supply circuit for supplying a voltage.
この構成によれば、トランジスタは機械的な構成ではなく電気的な構成を備えるため、バイアス保護回路の寿命を延ばすことができる。 According to this configuration, since the transistor has an electrical configuration rather than a mechanical configuration, the life of the bias protection circuit can be extended.
本発明は、増幅装置にバイアス電圧を供給するバイアス回路を増幅装置の電源からの電源電圧から保護するバイアス保護回路の寿命を延ばすことができる。 The present invention can extend the life of a bias protection circuit that protects a bias circuit that supplies a bias voltage to an amplifier from a power supply voltage from the power supply of the amplifier.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.
本発明の増幅装置の構成を図1に示す。本発明の増幅装置Aは、増幅回路1、電源回路2、バイアス回路3及びバイアス保護回路4から構成される。
The configuration of the amplifying device of the present invention is shown in FIG. The amplification device A of the present invention includes an amplification circuit 1, a
増幅回路1は、入力信号を出力信号に増幅する。電源回路2は、増幅回路1に電源電圧を供給する。バイアス回路3は、増幅回路1にバイアス電圧を供給する。バイアス保護回路4は、増幅回路1及びバイアス回路3の間に配置され、後述のように、電源回路2からの過電圧からバイアス回路3を保護する。増幅回路1がMOSFETであるとき、増幅回路1のドレイン端子に電源回路2から電源電圧が供給されるとともに、増幅回路1のゲート端子にバイアス回路3からバイアス電圧が供給される。
The amplifier circuit 1 amplifies an input signal into an output signal. The
本発明のバイアス保護回路の構成を図2に示す。本発明のバイアス保護回路4は、増幅回路接続端子41、バイアス回路接続端子42、第1トランジスタ43、第2トランジスタ44、抵抗45、抵抗46、電源接続端子47及び抵抗48から構成される。
The configuration of the bias protection circuit of the present invention is shown in FIG. The
増幅回路接続端子41は、増幅回路1のゲート端子に接続される。バイアス回路接続端子42は、バイアス回路3の出力端子に接続される。第1トランジスタ43及び第2トランジスタ44は、機械的なスイッチング素子でなく、電気的なスイッチング素子であり、例えばMOSFETを利用することができる。
The amplifier
第1トランジスタ43のソース端子は、バイアス回路接続端子42に接続される。第1トランジスタ43のドレイン端子は、増幅回路接続端子41に接続される。ただし、第1トランジスタ43のソース端子は、増幅回路接続端子41に接続されてもよく、第1トランジスタ43のドレイン端子は、バイアス回路接続端子42に接続されてもよい。第1トランジスタ43のゲート端子は、第2トランジスタ44のドレイン端子に接続されるとともに、後述の抵抗48を介して後述のバイアス保護回路4用の電源接続端子47に接続される。第1トランジスタ43は、ゲート端子に印加される電圧に基づいて、増幅回路接続端子41及びバイアス回路接続端子42の間の導通のオン/オフを制御する。
The source terminal of the
第2トランジスタ44のゲート端子は、増幅回路接続端子41に印加される電圧が分圧された電圧を印加される。具体的には、抵抗45が、増幅回路接続端子41及び第2トランジスタ44のゲート端子に接続され、抵抗46が、接地端子及び第2トランジスタ44のゲート端子に接続され、抵抗45及び抵抗46は、増幅回路接続端子41に印加される電圧を、抵抗45及び抵抗46の接続点において分圧する、分圧回路として機能する。第2トランジスタ44のソース端子は、接地端子に接続される。第2トランジスタ44のドレイン端子は、第1トランジスタ43のゲート端子に接続されるとともに、後述の抵抗48を介して後述のバイアス保護回路4用の電源接続端子47に接続される。ただし、第2トランジスタ44のソース端子は、第1トランジスタ43のゲート端子に接続されるとともに、後述の抵抗48を介して後述のバイアス保護回路4用の電源接続端子47に接続されてもよく、第2トランジスタ44のドレイン端子は、接地端子に接続されてもよい。
A voltage obtained by dividing the voltage applied to the amplifier
まず、増幅回路1のドレイン端子及びゲート端子の間で、ショートが発生していないときについて説明する。増幅回路接続端子41に印加される電圧は、バイアス回路3からの出力に起因する低電圧である。第2トランジスタ44のゲート端子は、バイアス回路3からの出力に起因する低電圧が、抵抗45及び抵抗46により分圧された、低電圧を印加される。第2トランジスタ44は、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオフにする。
First, a case where no short circuit occurs between the drain terminal and the gate terminal of the amplifier circuit 1 will be described. The voltage applied to the amplifier
第2トランジスタ44のソース端子及びドレイン端子の間の導通がオフにされるため、抵抗48による電圧降下が発生せず、第1トランジスタ43のゲート端子に印加される電圧は、電源接続端子47における電源電圧に等しくなる。よって、増幅回路接続端子41及びバイアス回路接続端子42の間の導通がオンにされて、バイアス回路3からの出力電圧が増幅回路1のゲート端子に向けて出力される。
Since the conduction between the source terminal and the drain terminal of the
次に、増幅回路1のドレイン端子及びゲート端子の間で、ショートが発生しているときについて説明する。増幅回路接続端子41に印加される電圧は、増幅回路1のドレイン端子及びゲート端子の間のショートに起因する高電圧である。第2トランジスタ44のゲート端子は、増幅回路1のドレイン端子及びゲート端子の間のショートに起因する高電圧が、抵抗45及び抵抗46により分圧された、高電圧を印加される。第2トランジスタ44は、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオンにする。
Next, a case where a short circuit occurs between the drain terminal and the gate terminal of the amplifier circuit 1 will be described. The voltage applied to the amplifier
第2トランジスタ44のソース端子及びドレイン端子の間の導通がオンにされるため、抵抗48による電圧降下が発生して、第1トランジスタ43のゲート端子に印加される電圧は、接地端子における接地電圧に等しくなる。よって、増幅回路接続端子41及びバイアス回路接続端子42の間の導通がオフにされて、バイアス回路3からの出力電圧が増幅回路1のゲート端子に向けて出力されないとともに、電源回路2からの電源電圧がバイアス回路3の出力端子に向けて出力されなくて済む。
Since the conduction between the source terminal and the drain terminal of the
このように、機械的な構成ではなく電気的な構成を備える第1トランジスタ43及び第2トランジスタ44を用いて、増幅回路接続端子41に印加される電圧に応じて、増幅回路接続端子41及びバイアス回路接続端子42の間の導通のオン/オフを制御する。よって、バイアス保護回路4の寿命を延ばすことができる。
In this way, using the
すると、増幅回路1がショートを発生させても、バイアス保護回路4が故障しにくいため、バイアス回路3も故障しにくい。よって、増幅回路1が新たに交換されると、増幅回路1に適切なバイアス電圧が供給されるため、増幅回路1が再び故障しにくい。これは、船舶において予備品の増幅回路を準備する必要がある場合には、特に有利である。
Then, even if the amplifier circuit 1 causes a short circuit, the
増幅回路1が様々な回路に交換されるにあたり、増幅回路1の電源の出力電圧が様々な電圧に設定されることがある。このとき、増幅回路接続端子41に印加される電圧に対する第2トランジスタ44のゲート端子に印加される電圧の分圧比を、第2トランジスタ44が第1トランジスタ43のゲート端子に印加する電圧を上述のように調整可能であるように、増幅回路1の電源の出力電圧に応じて可変としてもよい。具体的には、抵抗45及び抵抗46の間の抵抗比を可変としてもよい。よって、増幅回路1が様々な回路に交換されるにあたり、増幅回路1の電源の出力電圧が様々な電圧に設定されても、同一のバイアス保護回路4を繰り返し適用することができる。
When the amplifier circuit 1 is replaced with various circuits, the output voltage of the power source of the amplifier circuit 1 may be set to various voltages. At this time, the voltage dividing ratio of the voltage applied to the gate terminal of the
本発明に係るバイアス保護回路及び増幅装置は、船舶において予備品の増幅回路を準備する必要がある場合や、増幅回路の電源からの電源電圧がバイアス回路からの出力電圧より高い場合に、特に有利に適用することができる。 The bias protection circuit and the amplification device according to the present invention are particularly advantageous when it is necessary to prepare a spare amplification circuit in a ship or when the power supply voltage from the power supply of the amplification circuit is higher than the output voltage from the bias circuit. Can be applied to.
A:増幅装置
1:増幅回路
2:電源回路
3:バイアス回路
4:バイアス保護回路
41:増幅回路接続端子
42:バイアス回路接続端子
43:第1トランジスタ
44:第2トランジスタ
45:抵抗
46:抵抗
47:電源接続端子
48:抵抗
A: amplification device 1: amplification circuit 2: power supply circuit 3: bias circuit 4: bias protection circuit 41: amplification circuit connection terminal 42: bias circuit connection terminal 43: first transistor 44: second transistor 45: resistor 46: resistor 47 : Power connection terminal 48: Resistance
Claims (3)
前記増幅回路のゲート端子にバイアス電圧を供給するバイアス回路の出力端子に接続されるバイアス回路接続端子と、
ソース端子を前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子のいずれか一方に接続され、ドレイン端子を前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子のいずれか他方に接続され、ゲート端子に印加される電圧に基づいて、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通のオン/オフを制御する第1トランジスタと、
前記増幅回路接続端子に印加される電圧が分圧された電圧をゲート端子に印加され、
前記増幅回路接続端子に印加される電圧が、前記増幅回路の電源及びゲート端子の間のショートに起因する電圧であるときには、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオンにすることにより、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通をオフにするように、前記第1トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、
前記増幅回路接続端子に印加される電圧が、前記バイアス回路からの出力に起因する電圧であるときには、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオフにすることにより、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通をオンにするように、前記第1トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整する第2トランジスタと、
を備えることを特徴とするバイアス保護回路。 An amplifier circuit connection terminal connected to the gate terminal of the amplifier circuit;
A bias circuit connection terminal connected to an output terminal of a bias circuit for supplying a bias voltage to the gate terminal of the amplifier circuit;
A source terminal is connected to one of the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal, and a drain terminal is connected to the other of the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal and applied to the gate terminal. A first transistor that controls on / off of conduction between the amplifier circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal based on a voltage;
A voltage obtained by dividing the voltage applied to the amplifier circuit connection terminal is applied to the gate terminal;
When the voltage applied to the amplifier circuit connection terminal is a voltage resulting from a short circuit between the power supply and gate terminal of the amplifier circuit, the amplification is performed by turning on conduction between the source terminal and the drain terminal. Adjusting the voltage applied to the gate terminal of the first transistor so as to turn off conduction between the circuit connection terminal and the bias circuit connection terminal;
When the voltage applied to the amplifier circuit connection terminal is a voltage resulting from the output from the bias circuit, the conduction between the source terminal and the drain terminal is turned off to turn off the amplifier circuit connection terminal and the bias. A second transistor that adjusts a voltage applied to the gate terminal of the first transistor so as to turn on conduction between circuit connection terminals;
A bias protection circuit comprising:
前記バイアス保護回路の増幅回路接続端子に接続される増幅回路と、
前記バイアス保護回路のバイアス回路接続端子に接続されるバイアス回路と、
前記増幅回路に電源電圧を供給する電源回路と、
を備えることを特徴とする増幅装置。 The bias protection circuit according to claim 1 or 2,
An amplifier circuit connected to the amplifier circuit connection terminal of the bias protection circuit;
A bias circuit connected to a bias circuit connection terminal of the bias protection circuit;
A power supply circuit for supplying a power supply voltage to the amplifier circuit;
An amplifying device comprising:
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